(57)【要約】【課題】描画室１の外部に配置したレーザヘッド５１からのレーザ光をステージ２に固定したステージミラー２３１，２３２に入反射させてステージの位置を測定するレーザ測長計５１，５２を備える荷電粒子ビーム描画装置であって、レーザヘッドの発熱の影響を受けずにレーザ測長計でステージの位置を正確に測定し、描画精度を向上できるようにする。【解決手段】レーザヘッド５１を囲うヘッドカバー５７を設ける。ヘッドカバー５７に給気口５７２と排気口５７３とを開設し、排気口５７３に接続した排気ダクト５７５を介してヘッドカバー５７内を強制排気する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を載置するステージを収納した描画室と、荷電粒子ビームを照射するビーム照射手段とを備え、ステージを移動させつつ試料にビーム照射手段により荷電粒子ビームを照射して所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置であって、描画室の外部に配置したレーザヘッドからのレーザ光をステージに固定したステージミラーに入反射させてステージの位置を測定するレーザ測長計を備えるものにおいて、
レーザヘッドを囲うヘッドカバーが設けられ、ヘッドカバーに給気口と排気口とを開設し、排気口に接続した排気ダクトを介してヘッドカバー内を強制排気することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項２】
前記排気ダクトは、荷電粒子ビーム描画装置を設置するクリーンルームの排気用配管に接続されることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項３】
前記ヘッドカバーからの排気量を可変する排気量調整手段を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項４】
前記排気口に振動吸収部材を介して前記排気ダクトが接続されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項５】
前記ヘッドカバーは断熱構造であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の荷電粒子ビーム描画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料を載置するステージを収納した描画室と、荷電粒子ビームを照射するビーム照射手段とを備え、ステージを移動させつつ試料にビーム照射手段により荷電粒子ビームを照射して所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の荷電粒子ビーム描画装置は、レーザヘッドからのレーザ光をステージに固定したステージミラーに入反射させてステージの位置を測定するレーザ測長計を備えている（例えば、特許文献１参照。）。そして、レーザ測長計で測定したステージの位置に応じてビーム照射手段での偏向制御を行い、試料の所要位置に荷電粒子ビームを照射するようにしている。尚、レーザヘッドは、描画室のスペース的な制約から、描画室の外部に配置されている。
【０００３】
ところで、レーザ測長計を使用する場合、レーザ光の光路中での空気のゆらぎにより温度差や密度差を生ずると、屈折率が変化して、測定誤差を生ずる。ここで、描画室内は真空になっており、描画室内の光路での空気のゆらぎは生じないが、描画室の外部に配置したレーザヘッドから描画室に至るまでの外部光路では空気のゆらぎを生ずる可能性がある。そこで、外部光路を囲う筒状の光路カバーを設け、外部光路での空気のゆらぎを防止したものも知られている。
【０００４】
然し、光路カバーを設けても、レーザ測長計の測定出力に僅かではあるが１Ｈｚ程度で周期的な変動を生ずることが判明した。本願発明者は、鋭意努力の結果、その発生要因がレーザヘッドの発熱であることを解明した。即ち、レーザヘッドの発熱で上昇気流を生じ、レーザヘッドに近い光路カバーの部分が上昇気流又は上昇気流に引き込まれる空気流に晒されて、光路カバーに温度ムラを生ずる。そして、温度ムラに起因した光路カバー内での空気のゆらぎを生じ、このゆらぎによってレーザ測長計の測定出力が変動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３２２０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑み、レーザヘッドの発熱の影響を受けずにレーザ測長計でステージの位置を正確に測定し、描画精度を向上できるようにした荷電粒子ビーム描画装置を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、試料を載置するステージを収納した描画室と、荷電粒子ビームを照射するビーム照射手段とを備え、ステージを移動させつつ試料にビーム照射手段により荷電粒子ビームを照射して所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置であって、描画室の外部に配置したレーザヘッドからのレーザ光をステージに固定したステージミラーに入反射させてステージの位置を測定するレーザ測長計を備えるものにおいて、レーザヘッドを囲うヘッドカバーが設けられ、ヘッドカバーに給気口と排気口とを開設し、排気口に接続した排気ダクトを介してヘッドカバー内を強制排気することを特徴とする。
【０００８】
本発明の第２の態様は、前記排気ダクトを、荷電粒子ビーム描画装置を設置するクリーンルームの排気用配管に接続することを特徴とする。
【０００９】
本発明の第３の態様は、前記ヘッドカバーからの排気量を可変する排気量調整手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第４の態様は、前記排気口に振動吸収部材を介して前記排気ダクトが接続されることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第５の態様は、前記ヘッドカバーを断熱構造とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の第１の態様によれば、ヘッドカバー内に給気口から排気口に向かって空気が流れ、レーザヘッドが発熱しても、ヘッドカバー内に熱気が溜まることはなく、ヘッドカバーの温度は一定になる。従って、レーザヘッドから描画室に至るまでの光路にレーザヘッドの発熱の影響が及ぶことを防止して、レーザ測長計によりステージの位置を正確に測定でき、描画精度が向上する。
【００１３】
本発明の第２の態様によれば、排気用配管の吸引力でヘッドカバー内を強制排気でき、排気ダクトにファン等の専用の排気手段を介設する必要がなく、コストダウンを図ることができる。
【００１４】
本発明の第３の態様によれば、描画室の室壁がヘッドカバーの給気口に吸込まれる空気流で冷却されて熱収縮し、室壁からステージまでの光路長が変化して測定誤差を生ずることを、排気量の調整による吸込み空気量の調整で防止することができる。
【００１５】
本発明の第４の態様によれば、排気ダクトの振動を振動吸収部材で吸収でき、排気ダクトの振動でヘッドカバーを介してレーザヘッドが振動することを防止できる。
【００１６】
本発明の第５の態様によれば、ヘッドカバーの温度を一層安定化でき、レーザヘッドから描画室に至るまでの光路にレーザヘッドの発熱の影響が及ぶことを確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の荷電粒子ビーム描画装置の一例である電子ビーム描画装置の構成を示す模式的切断側面図。
【図２】図１の描画装置の模式的切断平面図。
【図３】図１の描画装置に備えるヘッドカバーの断面図。
【図４】図３のヘッドカバーの側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１、図２は本発明の荷電粒子ビーム描画装置の一例である電子ビーム描画装置を示している。この描画装置は、クリーンルームに設置されるものであり、真空引きされる描画室１を備えている。描画室１には、マスク等の試料Ｗを載置するステージ２と、ステージ２を互いに直交するＸ方向及びＹ方向に移動させる移動機構３とが配置されている。
【００１９】
移動機構３は、台座３１上に設けられた、図外の駆動機構によりＸ方向に駆動されるＸテーブル３２と、Ｘテーブル３２上に設けられた、図外の駆動機構によりＹ方向に駆動されるＹテーブル３３とで構成される。そして、Ｙテーブル３３上に、これに立設した複数本(例えば３本)の支持ピン３４を介してステージ２を支持している。
【００２０】
ステージ２の上面には複数本(例えば３本)の支持ピン２１が立設されており、これら支持ピン２１の上に試料Ｗが載置される。ステージ２の上面には、更に、描画を行う際の基準位置を決定する基準マーク２２が固定されている。また、ステージ２のＸ方向一方に位置する辺には、Ｘ方向の法線を持つ第１ステージミラー２３１が固定され、ステージ２のＹ方向一方に位置する辺には、Ｙ方向の法線を持つ第２ステージミラー２３２が固定されている。
【００２１】
描画室１の天井部には、ビーム照射手段たる電子鏡筒４が立設されている。電子鏡筒４は、電子銃４１、各種レンズ４２、ブランキング用偏向器４３、ビーム成形用偏向器４４、ビーム走査用の副偏向器４５、ビーム走査用の主偏向器４６、ブランキング用アパーチャ４７及びビーム成形用アパーチャ４８を有する。ビーム成形用偏向器４４とビーム成形用アパーチャ４８は、ビーム形状を可変制御する役割を果たす。
【００２２】
また、電子ビーム描画装置は、第１ステージミラー２３１へのレーザ光の入反射でステージ２のＸ方向位置を測定する第１レーザ測長計５１と、第２ステージミラー２３２へのレーザ光の入反射でステージ２のＹ方向位置を測定する第２レーザ測長計５２とを備えている。第１と第２の各レーザ測長計５１，５２は、レーザヘッド５１と、２つのビームベンダ５２，５３と、干渉計５４と、レシーバ５５とで構成されている。レーザヘッド５１から出射されたレーザ光は、２つのビームベンダ５２，５３を介して対応するステージミラー２３１，２３２に入射され、ステージミラー２３１，２３２で反射したレーザ光が干渉計５４を介してレシーバ５５で受光される。レシーバ５５は、光の周波数変化を電気信号に変換して出力し、この出力によってステージ２のＸ、Ｙ各方向の位置が測定される。
【００２３】
レーザヘッド５１、ビームベンダ５２，５３及びレシーバ５５は描画室１の外部に配置されている。そして、レーザヘッド５１からビームベンダ５２，５３を介して描画室１に至る外部光路５ａを囲う光路カバー５６を設け、外部光路５ａでの空気のゆらぎを防止できるようにしている。また、外部光路５ａから描画室１の室壁１ａに形成した石英ガラス窓１ｂを介して描画室１内に入ったレーザ光は、測長の分解能を向上させるために、干渉計５４と各ステージミラー２３１，２３２との間で互いに離隔した２つの光路５ｂ，５ｃ上を２往復するようになっている。
【００２４】
尚、本実施形態では、レーザヘッド５１を水平姿勢で配置しているが、ビームベンダ５２の下にレーザヘッド５１を起立姿勢で配置してもよい。
【００２５】
電子ビームによる描画に際しては、ステージ２をＸ方向とＹ方向との一方、例えばＸ方向に連続移動させながら、主偏向器４６による電子ビームの偏向幅に応じて短冊状に区分されたフレーム領域の描画処理を行う。次に、ステージ２をＹ方向にステップ移動させてからＸ方向に連続移動させて、隣接するフレーム領域の描画処理を行う。これを繰り返すことにより、試料Ｗ全体に描画する。尚、各フレーム領域は行列状の多数のサブフィールド領域に分割される。そして、フレーム領域の描画処理に際しては、第１と第２の各レーザ測長計５１，５２で測定したステージ２の位置を確認しつつ、主偏向器４６により電子ビームを各サブフィールド領域に位置決めし、副偏向器４５により電子ビームを各サブフィールド領域内で走査して各サブフィールド領域の描画を行う。
【００２６】
ところで、上記の如く外部光路５ａを光路カバー５６で囲っただけでは、ステージ２が停止していても、各レーザ測長計５１，５２の測定出力が僅かながら周期的に変動する。これは、レーザヘッド５１の発熱で上昇気流を生じ、レーザヘッド５１に近い光路カバー５６の部分が上昇気流に晒され（レーザヘッド５１を起立姿勢で配置した場合）、または、上昇気流に引き込まれる空気流に晒されて（レーザヘッド５１を本実施形態のように水平姿勢で配置した場合）、光路カバー５６に温度ムラを生じ、この温度ムラに起因した光路カバー５６内での空気のゆらぎを生ずるためである。
【００２７】
そこで、本実施形態では、レーザヘッド５１を囲うヘッドカバー５７を設けている。レーザヘッド５１の先端に対向するヘッドカバー５７の先端部には、図３に明示する如く、レーザヘッド５１から出射されたレーザ光が透過する石英ガラス窓５７１が設けられている。尚、レーザヘッド５１の先端と石英ガラス窓５７１との間の光路の部分に空気が流れ難くなるように、レーザヘッド５１の先端とヘッドカバー５７の先端部との間の隙間は狭くすることが望ましい。
【００２８】
ヘッドカバー５７の一側面の先端寄りの部分には給気口５７２が開設され、ヘッドカバー５７の他側面の尾端寄りの部分には排気口５７３が開設されている。排気口５７３には、ゴム等の弾性材料で形成される振動吸収部材５７４を介して排気ダクト５７５の一端が接続されている。排気ダクト５７５の他端は、電子ビーム描画装置を設置したクリーンルームの排気用配管（図示せず）に接続されている。そして、排気用配管の吸引力でヘッドカバー５７内を強制排気するようにしている。
【００２９】
また、ヘッドカバー５７には、図４に示す如く、排気口５７３の開口面積を可変する調整板５７６が装着されている。調整板５７６は、排気口５７３の開口面積を変化させてヘッドカバー５７からの排気量を可変する排気量調整手段として機能する。尚、給気口５７２の開口面積を変化させて排気量を可変させるようにしてもよい。
【００３０】
更に、ヘッドカバー５７は、ステンレス等の金属製のカバー本体の内面に低熱伝導率のゴム（例えば、天然ゴム、クロロプレンゴム。）等から成る断熱材５７７を張り付けた断熱構造になっている。
【００３１】
以上の構成によれば、ヘッドカバー５７内に給気口５７２から排気口５７３に向かって空気が流れ、レーザヘッド５１が発熱しても、ヘッドカバー５７内に熱気が溜まることはなく、ヘッドカバー５７の温度は一定になる。そのため、ヘッドカバー５７の周囲にレーザヘッド５１の発熱による上昇気流は生じない。従って、レーザヘッド５１に近い光路カバー５６の部分が上昇気流又は上昇気流に引き込まれる空気流に晒されることはなく、光路カバー５６の温度ムラに起因する外部光路５ａ中での空気のゆらぎを防止できる。このように、外部光路５ａにレーザヘッド５１の発熱の影響が及ぶことを防止できるため、レーザ測長計５１，５２によりステージ２の位置を正確に測定でき、描画精度が向上する。特に、本実施形態では、ヘッドカバー５７が断熱構造であるため、ヘッドカバー５７の温度を一層安定化でき、外部光路５ａにレーザヘッド５１の発熱の影響が及ぶことを確実に防止できる。
【００３２】
また、ヘッドカバー５７は、レーザヘッド５１に物理的な衝撃が及ぶことを阻止する保護カバーとしても機能し、レーザヘッド５１内の光学系が衝撃で影響を受けることを防止できる。更に、本実施形態では、排気口５７３に振動吸収部材５７４を介して排気ダクト５７５が接続されているため、排気ダクト５７５の振動を振動吸収部材５７４で吸収できる。従って、排気ダクト５７４の振動でヘッドカバー５７を介してレーザヘッド５１が振動することを防止できる。
【００３３】
ところで、ヘッドカバー５７からの排気量が多くなり過ぎると、ヘッドカバー５７の給気口５７２に吸込まれる空気量が過多になって、光路カバー５６が給気口５７２に吸込まれる空気流に晒されて温度ムラを生じ、また、レーザヘッド５１を描画室１の近傍に起立姿勢で配置した場合には、描画室１の室壁１ａが給気口５７２に吸込まれる空気流で冷却されて熱収縮することがある。そして、室壁１ａの熱収縮を生ずると、室壁１ａに取り付けた干渉計５４からステージ２までの光路長が変化して測定誤差を生ずる。本実施形態では、調整板５７６による排気量の調整で、このような不具合を生じないように吸込み空気量を適切に調整できる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、排気ダクト５７５に排気ファンを介設し、排気ファンによりヘッドカバー５７内を強制排気することも可能である。この場合、排気量調整手段として、排気ファンの回転速度を調整する手段を設けてもよい。但し、上記実施形態のように排気ダクト５７５をクリーンルームの排気用配管に接続すれば、ファン等の専用の排気手段が不要になり、コストダウンを図る上で有利である。
【００３５】
また、クリーンルーム内の空調の仕方によっては、光路カバー５６を設けなくても外部光路５ａでの空気のゆらぎを防止できるから、光路カバー５６は必要不可欠ではない。但し、外部光路５ａにレーザヘッド５１の発熱の影響が及ぶことを防止する上でヘッドカバー５７は必要不可欠である。また、上記実施形態は電子ビーム描画装置に本発明を適用したものであるが、イオンビーム等の他の荷電粒子ビームを照射する描画装置にも同様に本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００３６】
Ｗ    試料
１    描画室
２    ステージ
２３１，２３２    ステージミラー
４    電子鏡筒（ビーム照射手段）
５１，５２    レーザ測長計
５１    レーザヘッド
５７    ヘッドカバー
５７２    給気口
５７３    排気口
５７４    振動吸収部材
５７５    排気ダクト
５７６    調整板（排気量調整手段）
５７７    断熱材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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